13. EVALUASI FORMASI
a. Mud Logging
Mud logging sering disebut juga logging hidrokarbon atau logging formasi secara fisik, termasuk monitoring dan mencatat berbagai data yang berhubungan dengan sumur bor dan proses pemboran. Mud logging termasuk analisis gas dan cutting dengan menggunakan informasi pemboran untuk menciptakan suatu catatan evaluasi formasi yang menerus sewaktu sumur sedang dibor. Peralatan dan pelayanan dari mudlogging dapat bervariasi dari monitoring yang sederhana samapai modeling computer yang terintegrasi daripada lingkungan wellsite dan sumur pemboran (borehole).
b. Well logging:
- Open hole logging
Open hole logging dipakai untuk mengetahui keadaan formasi di bawah permukaan. Logging dilakukan sebelum dilakukannya pemasangan casing pada lubang bor. Atribut formasi yang umum yang mungkin diketahui yaitu:
1. Kapasitas simpan (storage capacity) dari formasi, dimana normalnya termasuk porositas dan kejenuhan fluida
2. Sifat dari fluida, termasuk densitas, gas oil ratio, API gravity, resistivitas air dan kegaraman, suhu dan tekanan
3. Seting geologi, dimana termasuk kemiringan stratigrafi atau struktur, karakteristik fasies, dan heterogenitas dari reservoar
- Case hole logging
Case hole logging merupakan proses logging yang dilakukan setelah dilakukan pemasangan casing pada lubang bor. Terdapat beberapa alasan mengapa case hole logging dilakukan:
1. Sebagai pengukuran tambahan dari pengukuran yang dilakukan pada open hole. Sangatlah penting untuk melakukan pengukuran tambahan ini dikarenakan kondisi sumur yang memungkinkan ketidakakuratan data open hole, atau adanya pengukuran yang tak semestinya pada beberapa zona saat open hole
2. Untuk memonitor perubahan yang terjadi pada formasi yang terjadi pada saat terakhir casing telah dipasang. Selama masa hidup suatu sumur, perubahan saturasi dari ruang pori oleh minyak, gas atau air dapat dipengaruhi oleh adanya proses produksi. Ketika perubahan ini terjadi, evaluasi dari sebab perubahan ini mungkin diperlukan untuk merancang strategi recovery daripada hidrokarbon
3. Untuk menyediakan kedalaman referensi antara pengukuran open hole dan case hole
c. Proses pengambilan data
Pengambilan data dilakukan dengan memasukkan alat berupa sonde atau elektroda yang dimasukkan ke dalam lubang sumur dengan menggunakan kabel elektrik. Instrumen yang ditempatkan di dalam kendaraan khusus akan mencatat electrical properties dari batuan dan fluida yang dilewati oleh sonde bersamaan ketika sonde tersebut ditarik dari bawah ke atas.
d. Basic well log analysis
d.1 Radioactive log
d.1.1. Gamma ray log
Gamma ray log mengukur emisi dari gamma ray alam pada berbagai lapisan pada sumur pemboran. Pengukuran ini berhubungan dengan kandungan isotop radiogenic dari potassium, uranium dan thorium. Elemen tersebut (terutama potassium) sangat umum dijumpai pada mineral clay dan beberapa jenis evaporit. Pada suatu lapisan klastik terrigenous, log akan menunjukkan “cleanness” (kurangnya clay) atau “shaliness” (radioaktivitas tinggi pada skala API) daripada batuan. Dikarenakan karakteristiknya, maka log gamma ray akan menunjukkan suatu suksesi yang sama antara lapisan pasir dan lapisan karbonat.
Perlu ditekankan disini bahwa pembacaan gamma ray bukan fungsi dari ukuran butir atau kandungan karbonat, tetapi akan berhubungan dengan banyaknya kandungan shale. Membedakan litologi seperti batupasir, konglomerat, dolomit atau batugamping lebih baik jika dilakukan kalibrasi dengan satu atau lebih macam log yang lain atau dengan core dan cutting. Log ini umumnya berada di sebelah kiri kolom kedalaman dalam satuan API units. Log SP dan log sinar gamma terutama digunakan untuk membedakan antara batuan reservoar dan non reservoar. Selain itu juga penting di dalam pekerjaan korelasi dan evaluasi kandungan seprih di dalam suatu formasi.
d.1.2 Density Log
Log densitas mengukur densitas semu formasi menggunakan sumber radioaktif yang ditembakkan ke formasi dengan sinar gamma yang tinggi dan mengukur jumlah sinar gamma rendah yang kembali ke detektor.
d.1.3 Neutron Log
Log neutron mengukur hydrogen index formasi menggunakan sumber neutron radioaktif yang ditembakkan ke formasi deengan neutron yang cepta. Neutron bertumbukan dengan atom dari formasi, mentransfer energi melalui tumbukan. Transfer energi yang paling efisien adalah dengan atom hydrogen karena massa hydrogen diperkirakan sama dengan massa neutron. Gas mempunyai hydrogen index yang rendah dibandingkan air, sehingga menyebabkan alat akan mencatat porositas
yang rendah pada formasi yang mengandung gas. Jika digunakan bersama log densitas, akan sangat gampang untuk mengidentifikasi interval formasi yang mengandung gas.
d.2 Electric log
d.2.1. Resistivity Log
Resistivity log atau log tahanan jenis/resistivitas akan mengukur tahanan dari fluida dalam pori-pori batuan terhadap aliran elektrik. Aliran elektrik ini ditransmisikan secara langsung kepada batuan melalui elektroda jauh ke dalam formasi. Istilah “dalam” disini berarti arah horizontal dari lubang bor. Resistivitas pada kedalaman yang berbeda akan diukur oleh berbagai panjang alat yang bervariasi. Beberapa kurva
resistivitas biasaya ditampilkan pada satu track saja.
Log resistivitas digunakan untuk evaluasi fluida di dalam formasi. Alat ini juga dapat digunakan untuk indentifikasi batubara (tahanan tinggi). Pada sumur-sumur tua dimana hanya sedikit jenis log yang digunakan, log resisitivitas sangat berguna untuk picking bagian top dan bottom dari formasi, dan untuk korelasi sumur. Batuan berpori yang dijenuhi freshwater mempunyai resistivitas tinggi, oleh karena itu log ini dapat digunakan untuk memisahkan shale dari batupasir dan batugamping berpori. Batuan yang kering dan hidrokarbon merupakan konduktor yang jelek kecuali klorit, grafit, dan sulfide yang mengandung unsur logam. Ketika suatu formasi dibor, maka air pemboran akan masuk ke dalam formasi dari dinding lubang bor sehingga membentuk tiga zona yaitu zona terinvasi (flushed zone), zona transisi (transisition zone) dan zona yang tak terinvasi air lumpur pemboran (uninvaded zone). Log tahanan jenis ada dua macam yaitu dual laterolog-Rxo log dan dual induction-spherically focused log. Kedua macam log tahanan jenis ini mempunyai fungsi yang sama yaitu untuk mengetahui tahanan jenis darui formasi.
d.2.2. Log SP (Spontaneous Potential)
Log SP merupakan hasil dari pengukuran beda potensial arus searah antara elektroda di dalam lubang bor dengan elektroda di permukaan. Beda potensial inilah yang kemudian direkam dalam bentuk log. Untuk lebih memahami proses pengukuran beda potensial sehingga dihasilkan log SP, maka dapat dipahami mengenai aliran arus SP di
dalam formasi yang diukur. Log ini selalu diletakkan di sebelah kiri kolom kedalaman
bersama-sama dengan log GR. Satuannya yaitu milivolt (mV). Log SP terdiri atas garis dasar yang agak lurus dengan puncak-puncak (peaks) yang berarah ke kiri. Garis dasar ini menunjukkan lapisan-lapisan impermeable sedangkan puncak-puncaknya berhadapan dengan lapisan permeable.
Log SP hanya dapat menunjukkan lapisan permeable, namun tidak dapat mengukur harga absolut dari permeabilitas maupun porositas dari suatu formasi. Log SP sangat dipengaruhi oleh bebeapa parameter seperti resistivitas formasi dan air lumpur pemboran, ketebalan formasi dan parameter yang lain.
d.3Sonic log
Log sonik mengukur kecepatan gelombang suara di dalam batuan. Kecepatan ini tergantung pada
1) litologi
2) jumlah ruang pori yang saling berhubungan
3) Jenis fluida yang ada dalam pori. Log ini sangat berguna untuk memisahkan lapisan dengan kecepatan yang sangat rendah seperti batubara atau poorly cemented sandstone
d.4 Repeat Formation Tester, Side Wall Core, Dipmeter, dll
d.4.1. Repeat formation tester
Side wall core telah dikembangkan untuk mendapatkan data core yang diambil setelah sumur telah dibor dan dilakukan logging. Alat dapat secara tepat diletakkan pada zona yang ingin diteliti menggunakan referensi log gamma atau SP sebagai petunjuk. Sidewall core adalah suatu alat yang efektif untuk meningkatkan pengetahuan tentang formasi. Namun bagaimana pun, side wall core tidak dapat digunakan sebagai pengganti dari core dikarenakan sampling yang tidak kontinyu dalam menjadi mis-interpretasi pada sekuen geologi.
d.4.2. Dipmeter
Dipmeter adalah alat logging yang digunakan untuk mengukur arah dan besarnya kemiringan lapisan yang melalui lubang bor. Sebelum adanya dipmeter, arah dan besarnya kemiringan lapisan diperoleh dari formasi bagian atas pada tiga lubang bor yang berbeda. Dari data yang didapat, arah dan besarnya kemiringan dapat ditentukan. Sedangkan dengan dipmeter, besar dan arah kemiringan formasi diperoleh dari satu
lubang bor saja. Informasi dipmeter ini berguna didalam menentukan kemungkinan adanya struktur geologi, menentukan arah pemboran selanjutnya, memperkirakan adanya reservoar, ketidaselarasan dan informasi stratigrafi. Semua informasi ini diperlukan oleh geologi perminyakan di dalam mengembangkan lapangannya.
e. Analisis kualitatif
Wireline log merupakan data yang sangat penting di dunia perminyakan. Hal ini dikarenakan melalui data wireline log dapat diketahui sifat petrofisika yang meliputi porositas dan kejenuhan air dari batuan yang ditembus oleh lubang bor. Sifat petrofisika batuan ini dapat digunakan untuk mengetahui besarnya kandungan hidrokarbon pada batuan reservoar di bawah permukaan. Karena peranannya yang sangat penting ini menyebabkan wireline log mengalami perkembangan yang sangat cepat baik teknologi ataupun jenisnya. Analisa kualitatif adalah termasuk:
- Interpretasi litologi
Interpretasi litologi umumnya dilakukan menggunakan log gamma ray. Untuk analisis tingkat lanjut, maka bermacam-macam jenis log yang lain dapat digunakan untuk mendukung interpretasi litologi, seperti log SP, log tahanan jenis, log sonik, dan log densitas.
- Interpretasi fluida reservoar
Untuk melakukan interpretasi fluida, log yang dapat digunakan secara efektif adalah log tahanan jenis. Log ini secara langsung akan mengukur tahanan jenis daripada fluida yang berada di dalam pori batuan. Dengan mengetahui nilai daripada tahanan itu, maka fluida reservoar dapat diinterpretasi. Beberapa jenis log lain juga dapat dipakai untuk mendukung interpretasi, misalnya seperti log sonik.
- Interpretasi GOC, GWC dan OWC
Untuk melakukan interpretasi GOC, GWC dan OWC maka diperlukan beberapa jenis log secara bersama, yaitu log GR, log tahanan jenis, log sonik dan log densitas.
f. Evaluasi formasi
Evaluasi formasi adalah studi tentang karakteristik lubang sumur dan reservoar, utamanya berdasarkan log yang dijalankan pada sumur tersebut.
g. Analisis kuantitatif
Analisa log kuantitatif membedakan antara clean formation dan shaly formation. Shaly formation membutuhkan perlakukan yang berbeda di dalam penghitungan sifat petrofisikanya. Hal ini dikarenakan hadirnya serpih (shale) yang cukup tinggi di dalam batuan reservoar. Hasil studi berbagai cekungan di dunia menunjukkan bahwa serpih terutama terdiri atas 50% lempung (clay) sedangkan sisanya 25% silika, 10% feldspar, 10% karbonat, 3% oksida besi, 1% bahan organik dan 1% mineral lain (Dewan, 1983). Peralatan logging di dalam melakukan pengukuran akan merespon formasi yang mempunyai ketebalan vertikal minimal 2-4 feet. Hal ini mengakibatkan ketiga jenis bentuk serpih ini tidak dapat dibedakan oleh peralatan logging. Penghitungan sifat petrofisika batuan reservoar dapat dilakukan tanpa memperhatikan ketiga jenis bentuk serpih ini.
Analisis log secara kuantitatif mempunyai tujuan yaitu menghitung porositas efektif (Φe ) dan kejenuhan air (Sw) pada suatu batuan reservoar yang mengandung hidrokarbon. Kedua parameter ini sangat penting di dalam meng-estimasi cadangan hidrokarbon yang ada di dalam batuan reservoar tersebut. Di dalam menghitung kejenuhan air (Sw) parameter yang harus dicari terlebih dahulu adalah tahanan jenis air formasi (Rw) dan tahanan jenis foramsi (Rt).
- Perhitungan porositas
Porositas (Φ) meruipakan fraksi ruang pori yang berada pada suatu batuan. Porositas efektif merupakan fraksi ruang pori yang saling berhubungan yang terdapat pada suatu batuan. Porositas ini ditunjukkan sebagai suatu fraksi bulk volume dari suatu batuan, jadi selalu mempunyai harga antara 0 dan 1. Porositas biasa dinyatakan dalam persentase atau porosity unit (PU), misalnya suatu batuan yang mempunyai porositas 25% dapat dinyatakan dalam 25 PU Log untuk mengukur porositas yang utama adalah densitas, neutron, sonik dan Rxo (Heysse, 1991).
Alat untuk mengukur porositasini sangat sensitif terhadap matrik batuan dan fluida yang berada di dalam pori. Log-log di atas tidak dapat megukur porositas sesungguhnya dari batuan. Log-log ini hanya mengukur parameter tertentu yang kemudian digunakan untuk mengukur porositas.
Di dalam penghitungan porositas, beberapa asumsi digunakan yaitu tentang matrik dan fluida. Selain itu, pengukuran porositas dilakukan pada zona terinvasi. Hal ini nantinya akan mempengaruhi harga porositas yang didapatkan.
Log densitas mengukur bulk density (ρb), parameter ini digunakan untuk menghitung porositas setelah diasumsikan densitas matrik (ρma) dan densitas fluida (ρf). Rumus yang digunakan adalah: ΦD = ρma – ρb/ ρma – ρf Log neutron akan sangat dipengaruhi oleh jumlah hidrohgen di dalam formasi, selain itu juga dipengaruhi batuan, salinitas, suhu fluida dan tekanan formasi. Setelah mengasumsi hal ini, maka ΦN dapat diketahui dengan membaca pada log. Cara menghitung porositas yang sering digunakan adalah dengan menggunkan kombinasi antara log
densitas dan log neutron. Untuk shaly formation, penambahan serpih akan mengurangi
porositas dari batuan (Heyse, 1991). Kombinasi dari log neutron dan log densitas dapat digunakan untuk mengoreksi porositas pada shally formation yang dipengaruhi serpih, yaitu dengan menggunakan rumus:
Φe = ΦNsh.ΦD-ΦDsh.ΦN/ ΦNsh-ΦDsh
Demikian juga untuk menghitung harga Vsh digunakan rumus
Vsh = ΦN – ΦD/ ΦNsh - ΦDsh
- Perhitungan volume lempung reservoar
- Perhitungan kejenuhan air dan minyak
Kejenuhan air (Sw) didefinisikan sebagai fraksi dari pori batuan yang mengandung atau diisi oleh air. Bulk volume dari air merupakan hasil kali dari Φ dan Sw sementara bulk volume dari hidrokarrbon adalah Φ(1- Sw). Harga Sw dapat dihitung dengan berbagai metode
o Clean sand formation
o Shaly sand formation
h. MWD (Measurement While Drilling) dan LWD (Logging While Drilling) Teknologi MWD memberikan evaluasi bawah permukaan yang meliputi sinar gamma (GR), tahanan jenis, dan porositas ketika pemboran sedang berlangsung. Teknologi MWD yang didapat ketika sedang melakukan pemboran ini umumnya digunakan sebagai data tambahan atau untuk menggantikan data log untuk evaluasi formasi atau korelasi geologi pada daerah dengan resiko yang tinggi atau ongkos operasi yang besar.
Evaluasi formasi
Evaluasi formasi dengan menggunakan MWD mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan log konvensional, yaitu:
- Karena pengukuran MWD dilakukan segera setelah interval yang dipenetrasi oleh bit, efek dari invasi fluida dapat dikurangi. Dengan berkurangnya efek dari invasi fluida ini, maka evaluasi karakteristik suatu formasi yang kritis akan dapat dicapai.
- Dalam suatu directional well dimana sudut dari lubang bor dapat berdeviasi sampai 80° dari vertikal, log konvesional sangat sulit dan mahal untuk dapat dijalankan. Dalam kasus yang demikian, maka data MWD akan menyediakan satu-satunya catatan permanen daripada lubang sumur. Log MWD juga menyediakan ‘asuransi’ dalam satu kasus dimana suatu sumur harus ditinggal karena alasan-alasan teknis.
- Jarak tiap elektroda dan juga rerata penetrasi yang lebih lambat daripada alat MWD akan memberikan suatu angka sample per feet yang lebih besar. Naiknya densitas sampel sering mengakibatkan resolusi yang lebih baik pada lapisan batuan yang tipis, terutama untuk peralatan resistivitas. Dikarenakan kecepatan logging tergantung pada rate of penetration, maka pemboran dapat dikontrol melalui zona tujuan untuk mencapai resolusi yang maksimum.
Korelasi geologi
Sebelum adanya MWD, plot waktu pemboran dan plot dari rate of penetration digunakan untuk korelasi geologi ketika pemboran masih dalam proses. Plot ini sulit untuk digunakan, terutama untuk suatu area yang kompleks, dikarenakan rate of penetration dapat dikontrol secara mekanis. Dengan MWD berupa gamma ray atau tahanan jenis, korelasi dengan sumur-sumur offset dapat dilakukan dengan lebih terpercaya. MWD telah sukses digunakan sebagai alat korelasi dengan menyediakan beberapa fungsi:
1. Penentuan untuk tempat coring dilakukan
2. Pemilihan casing yang optimum dan kedalaman total pemboran
3. Penentuan titik kick off untuk sumur-sumur sidetrack
4. Membantu dalam ‘mengendalikan’ sumur-sumur mempunyai deeviasi yang tinggi atau sumur horizontal
